地基不均匀沉降对二元件简化模型剪力墙结构影响的反分析研究

摘要

天津市滨海新区属于软土地区,由于软土地基天然承载力低,建筑物在荷载作用下容易发生不均匀沉降。地基的不均匀沉降会引起上部结构内力的重分布,可能导致建筑物产生过大的附加内力和附加变形,进而影响建筑物的正常使用功能甚至使结构破坏。在用ANSYS软件计算分析时,常采用壳单元模拟剪力墙,此模型虽然求解精度高,但计算量大,不适合对大型工程的宏观研究计算。为了减少整体模型的自由度、加快计算速度,本文以二元件模型为基础提出了修改后的二元件模型。通过三种常见剪力墙形式的算例,与壳单元模型计算结果比较,表明修改后的二元件模型具有较好的计算精度,可用于高层剪力墙结构的宏观分析。
　　本文以天津市滨海新区一实际高层混凝土剪力墙结构为例,采用修改后的二元件模型,建立ANSYS有限元模型,采用反分析的方法研究地基不均匀沉降对上部结构的影响。将现场实测的位移沉降值作为边界条件拟合建筑物的沉降曲面方程,然后将拟合后的沉降曲面强制施加在结构的有限元模型上,分析上部剪力墙结构产生的附加剪力和附加弯矩的变化规律。通过在有限元模型底部节点施加不同时期的累计沉降值,研究在沉降值、沉降差增大的情况下,上部剪力墙结构附加内力的增幅。比较不均匀沉降引起的上部结构的附加内力占风荷载引起的上部结构的内力的比例,为结构设计或结构加固提供依据。
　　算例的计算结果表明,不均匀沉降引起剪力墙结构的附加内力随着层数的增加呈现出递减的趋势,即结构底层的附加内力最大,且建筑物外沿剪力墙的附加内力值大于建筑物内部剪力墙的附加内力值。随着沉降值、沉降差的增大,上部剪力墙结构的附加剪力、附加弯矩增加明显,其中以附加弯矩的增加更为显著。

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第一章 绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究方法和研究内容

第二章 二元件模型介绍

2.1二元件模型介绍

2.2修改后的二元件模型介绍

2.3弹性阶段的简单算例比较

2.4本章小结

第三章 有限元模型的建立

3.1有限元模型在具体工程上的实施

3.2 ANASYS有限元模型单元参数计算

3.3结构整体模型规划

3.4本章小结

第四章 模型分析

4.1反分析

4.2工况三——建筑物在风荷载作用下产生的内力、变形

4.3工况一、工况二、工况三的计算结果对比

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

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